受不同物理过程影响,辐射带电子呈现多种投掷角分布类型,其中蝴蝶状分布尤为引人关注,其特征为通量在90°投掷角附近有极小值、在较低投掷角处达到峰值.现有研究普遍通过对几个特定投掷角间的通量比值进行限定来识别蝴蝶状分布,然而,该方法所挑选的电子分布并不一定符合蝴蝶状分布特征,这为准确研究电子蝴蝶状分布的现象学规律及其背后物理机制带来了一定困难.针对该问题,本文建立了一个基于卡方分布函数的判别模型,通过比较电子观测通量剖面与模型模拟的理想蝴蝶状分布剖面的相似性来判别电子蝴蝶状分布.使用范艾伦卫星上REPT仪器提供的L-shell > 3空间区域内两组不同投掷角分辨率的电子通量数据对该判别方法进行验证,结果表明该方法能明显提升判别效果,分别使基于17个投掷角和36个投掷角的电子通量数据判别蝴蝶状分布的误判率下降12.6%和27.5%.本文的分析结果证实了提高投掷角精度有利于准确确定辐射带电子的投掷角分布类型,发展的模型方法也对深入开展地球与行星磁层中电子蝴蝶状分布的统计学研究具有重要价值.
相似文献等离子体密度作为空间环境的重要参量,它的全球实时分布信息不仅对理解内磁层带电粒子时空演化过程具有重要意义,对于预报和防范灾害性空间天气过程也有着潜在应用价值.利用范阿伦双星的高质量等离子体密度观测数据,本文基于机器学习算法训练得到一个稳定的深度神经网络模型: 包含五个隐藏层; 激活函数包括Sigmoid和ReLU函数; 以太阳风参数、地磁指数以及卫星对应的位置信息作为输入.在测试集上,该模型输出值和观测值之间的线性相关系数约为0.93,均方根误差(RMSE)约为0.3,表明该模型性能良好.通过使用该模型对2012年4月24日磁暴事件中等离子体密度的全球动态变化进行模拟,我们成功重构了磁暴期间内磁层等离子体密度的全球变化过程,包括等离子体层的侵蚀和恢复,以及羽流的形成和消失.该内磁层等离子体密度的深度神经网络模型将有助于推动内磁层波粒相互作用的深入研究.
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基于Van Allen Probes近三年的EMFISIS仪器波动观测数据,针对内磁层上频带哨声模合声波幅度的全球分布特性对地磁活动水平的依赖性进行了详细的统计分析,着重研究上频带合声波平均场强幅度随磁壳值（L）、磁地方时（MLT）、地磁纬度（MLAT）的分布特征及不同强度区间的合声波的发生概率.结果表明,上频带合声波的平均场强幅度与地磁活动条件密切相关,在强磁扰期,平均幅度可达到40 pT以上.在外辐射带中心区域（L=4~6）,上频带合声波的幅度最强;在L＜~3的区域,上频带磁层合声波没有分布.在夜侧至晨侧（22-09MLT）,上频带合声波幅度最强;在下午侧至昏侧（15-19MLT）,上频带合声波幅度最弱;日侧（10-14MLT）上频带合声波在不同地磁活动条件下都存在,幅度偏小.上频带合声波主要分布在|MLAT| < 10°,其中21-09MLT范围内、磁纬位于|MLAT| < 5°的平均场强幅度最强,磁扰期间可达约100 pT.另外,统计而言,中等幅度（10~30 pT）的上频带合声波在夜侧至晨侧（23-09MLT）靠近磁赤道区域的发生率最高,可达15%左右.强幅度（>30 pT）的上频带合声波普遍分布在夜侧（01-05MLT）,发生率最小.本文建立的上频带哨声模合声波的全球分布模型结合已经建立的下频带合声波的全球分布模型,将有助于进一步深入理解该重要磁层等离子体波动对地球等离子体片、辐射带、环电流动力学过程的定量贡献.
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